在新工科背景下，北京科技大学材料科学与工程学院立足磁性功能薄膜、磁电子材料、拓扑磁性材料等研究方向，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康的科研导向，组建新型磁性功能材料及应用研究室。本书结合研究团队近年来的教学和科研成果，系统地介绍了磁性基础理论及典型磁性材料与功能器件的原理、方法和发展现状。 本书内容涉及磁性材料与功能器件领域的先进技术、新观点及前沿进展，具有鲜明的新时代特色。 本书对磁性材料尤其是低维磁性材料进行了系统介绍和深入探讨，可供有志于从事磁性材料与功能器件研究的学生和从事磁性材料相关工作的工程技术人员参考使用。

高等院校老师

前言
第1章磁性基础理论1
11原子的磁性1
111基本术语1
112磁性材料的分类2
113玻尔范莱文定理4
114磁场中的原子4
12固体的磁性13
121自由电子模型13
122泡利（Pauli）顺磁性15
123自发自旋分裂态15
13磁性结构18
131铁磁性18
132反铁磁性23
133亚铁磁性25
134螺旋磁结构27
14对称性破缺28
141朗道模型28
142磁激励30
参考文献33
习题33
第2章磁性材料的理论模型与方法34
21常见的自旋模型34
211磁性材料的自旋表述34
212几种经典的自旋交换作用36
22磁各向异性37
221磁形状各向异性37
222磁晶各向异性39
23磁相互作用42
231磁交换机制42
232磁相互作用的分类44
24磁性材料的理论方法46
241磁性材料理论研究的一般过程46
242第一性原理在磁性材料计算中的
应用47
243磁性材料的微磁学模拟进展与
应用48
参考文献50
习题50
第3章磁性材料的制备与表征51
31块体材料制备51
311多晶块体材料制备51
312非晶、纳米晶材料制备52
32薄膜磁性材料制备53
321真空系统概述53
322磁控溅射技术54
323脉冲激光沉积技术55
324分子束外延技术55
325磁性薄膜器件的微纳加工技术56
33纳米颗粒磁性材料制备57
331液相合成法57
332磁性氧化物纳米颗粒的制备
方法59
333磁性金属及合金纳米颗粒的制备
方法60
334磁性纳米颗粒的形貌调控61
34材料磁性能的磁学表征方法62
341振动样品磁强计63
342超导量子干涉仪64
343磁力显微镜65
35材料磁性能的光学表征方法66
351磁光克尔效应66
352X射线磁圆二色和磁线二色67
353金刚石氮空位色心扫描探针
显微镜68
36材料磁性能的电子显微学表征方法68
361光发射电子显微镜68
362洛伦兹透射电子显微镜69
37材料磁性能的电输运测试表征方法70
371反常霍尔效应70
372磁电阻效应71
参考文献71
习题73
第4章磁存储材料与器件75
41磁存储技术及发展概述75
411磁存储技术的基本原理75
412磁存储模式的变迁76
413磁存储技术的发展历程78
42磁存储材料的发展85
421磁存储材料的性能参数85
422颗粒型磁存储材料89
423薄膜型磁存储材料91
43磁存储材料的典型器件应用96
431数据信号存储器件96
432功能性磁存储器件103
参考文献105
习题109
第5章磁电子材料与器件110
51自旋输运相关的基本现象110
511自旋流110
512自旋流的产生及探测111
513巨磁电阻效应112
514电流诱导磁化翻转114
52高自旋极化率材料及其应用115
521自旋极化率115
522半金属材料的分类115
523半金属材料的应用116
53磁电子器件118
531磁随机存储器118
532赛道存储器119
533自旋场效应晶体管119
534磁电阻传感器120
参考文献121
习题122
第6章磁性纳米颗粒材料123
61磁性纳米颗粒的基本原理及分类123
611磁性纳米颗粒的基本原理123
612磁性纳米颗粒的分类127
62纳米磁记录材料130
621磁记录用纳米颗粒的物理特性131
622磁性纳米颗粒在图案化磁记录中
的应用132
63纳米吸波材料133
631纳米吸波材料的基本原理134
632磁性纳米颗粒在低频吸波材料中
的应用137
633磁性纳米颗粒在高频吸波材料中
的应用139
64纳米磁性分离材料141
641磁性分离载体的结构和物理
特性141
642磁性纳米材料在纯化分离领域的
应用143
643磁性纳米材料在生物分离中的
应用145
65生物医用磁性纳米材料148
651磁性纳米颗粒的物理特性及
修饰148
652磁性纳米颗粒在磁共振成像中的
应用150
653磁性纳米颗粒在靶向治疗中的
应用151
参考文献154
习题155
第7章拓扑磁性材料与器件156
71拓扑磁性材料概论156
711拓扑磁性156
712拓扑磁性材料的分类157
713拓扑磁性材料的物理起源159
72拓扑磁性薄膜材料161
721拓扑磁性薄膜材料的分类161
722拓扑磁性薄膜材料的磁结构
表征163
723拓扑磁性薄膜材料的主要研究
进展166
73拓扑磁性功能器件172
731拓扑磁性功能器件的分类172
732拓扑磁性功能器件的主要进展172
733拓扑磁性功能器件的主要挑战177
参考文献177
习题181
第8章二维范德瓦尔斯磁性材料182
81二维范德瓦尔斯磁性材料概述182
811范德瓦尔斯层状材料182
812MerminWagner定理186
813二维本征磁性的发现187
814二维磁性材料的种类188
82二维范德瓦尔斯磁性材料的制备
方法190
821层状单晶块材的合成191
822二维磁性薄膜的制备193
83二维磁性及其调控196
831二维磁性理论196
832二维磁性调控197
84二维磁性范德瓦尔斯异质结构的
制备204
841二维磁性范德瓦尔斯异质结构204
842二维材料的转移堆叠技术204
843其他制备方法209
85二维范德瓦尔斯磁性材料的典型
应用210
851磁隧道结210
852自旋轨道矩器件213
853自旋场效应晶体管216
854其他应用220
参考文献221
习题227
第9章磁热效应与磁制冷材料228
91磁热效应的原理228
911磁热效应的概念228
912磁热效应的物理描述229
92磁制冷材料的性能评估232
921等温熵变232
922绝热温变233
923制冷温跨与制冷能力234
93磁制冷材料的分类234
931按工作温区分类234
932按相变性质分类235
933按材料体系分类239
94磁制冷材料的应用240
941磁制冷材料的应用概述240
942室温磁制冷材料的应用241
943低温磁制冷材料的应用242
944深低温磁制冷材料的应用243
945极低温磁制冷材料的应用243
参考文献245
习题247